變頻器干擾產生原因及解決方法

孫憲國

【摘 要】本文主要分析變頻器干擾的產生原因及危害，針對變頻器電磁干擾的嚴重性進行研究，并探討如何有效抑制變頻器諧波對其它設備造成干擾以及抑制電磁輻射和變頻器諧波對設備造成干擾的解決方法。近幾年以來，隨著我國計算機技術、自動控制技術、電力技術的快速發展，控制技術和交流傳動已經漸漸成為現階段發展最為迅速的技術，例如計算機數字控制技術已經取代了模擬控制技術及交流調速技術已經取代了直流調速，成為國內主要發展的趨勢。而電子計算機交流變頻調速技術是目前改善工藝流程、節電以改善環境、提升產品質量、進一步推動技術發展的重要手段。

【關鍵詞】變頻器 干擾 產生原因 危害 措施

1變頻器干擾產生的因素及危害

1.1變頻器干擾產生的因素

變頻調速憑借其優異的起制動和調速的性能、高功率因數、高效率、節電以及適用范圍廣和其它多種優點而被國內外廣泛的認為其調速方式具有長遠的發展前途。但由于變頻器中一般使用了整流二極管、大功率IGBT及晶閘管開關等多種非線性元器件，在使用過程中會產生大量的諧波，繼而對周圍電器正常運行造成了干擾。變頻器在使用過程中產生的干擾主要有以下三種，即對電子通信設備和電子設備、無線電等產生的干擾。對無線電和通信設備等產生的干擾主要是放射干擾，對自動控制裝置和計算機等電子設備產生的干擾為感應干擾。一旦變頻器干擾的問題沒有采取合理的方法解決，不僅系統難以正常運行，而且會間接影響到其他電氣設備、電子正常運行的工作。因此，目前主要的問題是如何對變頻器應用系統的干擾問題進行研究。

1.2變頻器干擾產生的危害

變頻器中一般采用整流二極管或晶閘管等非線性整流器件，其產生的諧波對電網將產生傳導干擾，造成電壓電網畸變（總諧波電壓畸變率采用THDV表示，變頻器產生諧波的電壓畸變率通常在20%至40%之間），對電網的供電質量構成影響。變頻器干擾產生的危害主要有以下五點，①變頻器產生的諧波會導致電網中局部的并聯諧振或串聯，繼而放大諧波；②產生的諧波會導致電網中的電器元件發生附加的損耗，從而降低了用電設備及輸變電的效率；③電磁輻射干擾或者諧波會引起繼電器保護裝置的誤動作，導致電氣儀表計量準確率過低，甚至難以正常的工作。④諧波能借助電網傳導到其它的用電器（在電路中消耗大量電能的裝置），導致很多的電氣設備無法正常工作，例如變頻器產生的諧波會使變壓器發生機械振動，使變壓器局部過熱、絕緣老化，甚至縮短其使用的壽命、損壞；還會干擾電器設備硬件或者內部軟件，使其無法正常運轉。

2控制變頻器干擾的解決方法

2.1抑制變頻器諧波對其它設備造成干擾的解決方法

為了大幅度減少變頻器工作中對外設備造成的影響，主要有以下方法：①針對輸出電抗器：主要采用在變頻器至電動機之間提升交流電抗器的方式，其目的是在能量傳輸過程中減少線路中產生的電磁輻射以及變頻器的輸出；②針對增加直流/交流電抗器：主要采用交流/直流電抗器后，進線電流的電壓畸變率降低了40%至50%，幾乎是不加電抗器諧波電流的50%左右；③針對多相脈沖整流：在具備相應的條件情況下或要求諧波限制在比較小的情況下，能應用多相整流的方法來解決諧波對其它設備造成的干擾。其缺點是需要專用的整流器和變壓器，不利于改造設備，其產生的價格比較高。

2.2抑制電磁輻射和變頻器諧波對設備造成干擾的解決方法

以上所闡述的方法主要是減少變頻器工作的時候對外設備造成的影響，但不是消除變頻器的對外干擾，在變頻器（不同的品牌產生的干擾程度也有差異性）干擾比較重的場合過程中，常用的方法主要有以下三種，首先，應用濾波模塊或者組件：如今，市面上有多種專門的抗傳導干擾濾波器模塊或者相應的組件，其具有比較強的抗干擾性能，還能有效預防用電器本身的干擾傳導給電源；其次，應用具備開關電源的儀表等多種低壓設備：普遍開關電源的抗電源傳導干擾的性能都較強，主要是因為開關電源系統內部中絕大多數也應用了相關的濾波器。因此，在選用控制用電器的時候或者選用控制系統的電源設備，盡可能選用具備開關電源類型的；最后，從做好信號線的抗干擾來看：信號線主要承擔著控制信號和檢測信號傳輸的任務，信號傳輸的質量對整個控制系統的穩定性、準確性和可靠性有直接的關系。因此，相關研究人員需要重視信號線抗干擾的問題。信號線上的干擾主要是電磁輻射，主要有共模干擾和常態干擾這兩種。

（1）共模干擾。共模干擾主要是信號線上所共有的干擾信號，普遍是由于控制系統的接地端和被測信號的接地端存有電位差所造成的，這種干擾在兩條信號線的幅值、周期基本相等，因此，選用以上的方法難以抑制或者消除。主要抑制共模干擾的方法有三種：①選用光電隔離的方式，能很好的消除共模干擾；②選用屏蔽線的時候，如果兩端接地，很容易產生干擾，所以采用一端接地的方法可有效抑制干擾；③選用雙差分輸入的差動放大器，其具備較高的共模抑制比；②將輸人線絞合，能有效降低共模干擾，因為主要改變了導線電磁感應電動勢的方向，繼而讓其感應相互抵消。

（2）常態干擾。常態干擾指疊加在測量信號線上產生的干擾信號，其多為頻率較高的交變信號，其主要的來源往往是耦合干擾（電磁能量借助多種途徑的耦合而成的干擾）。抑制的方法有：①盡可能選用雙積分式A/D轉換器，其是把模擬信號（電流或電壓的形式）轉換成為數字信號，因此能有效消除高頻的干擾；②把電壓信號轉換成為電流信號再傳輸，這種方式能十分有效的抑制常態干擾。因此針對不同的干擾因素，需要采用相應的對策，來抑制變頻器干擾。

3結語

采用變頻器驅動的電動機系統，由于其具有調節便捷、網絡化、節能效果顯著、維護系統比較簡單等多種優點而被廣泛采用。但由于變頻器較為特殊的工作方式，所帶來的干擾問題值得相關研究人員進一步研討，不容忽視。

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